Vol. 11  No. 1   pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062 DOI: http://dx.doi.org/10.23960/jitet.v11i1.2861

## ANALISIS SISTEM KONTROL KECEPATAN MOTOR DC PADA  ROTARY  KILN  MENGGUNAKAN  DC  VARIABEL SPEED DRIVE DI INDUSTRI SEMEN
Noer Soedjarwanto 1 , M Mahkuta Prawira D 2 .
1,2, Jurusan teknik Elektro, Universitas Lampung; Jl. Prof. Sumantri Brojonegoro No. 1, Bandar Lampung
Riwayat artikel: Received: 1  Desember   2022 Accepted: 28  Desember  2022 Published: 15 Januari  2023

## Keywords:
DC Motor, Variable speed drive.
Corespondent Email: mahkutap@gmail.com
How to cite this article:
Mahkuta (2023)Analisis sistem kontrol kecepatan motor DC pada rotary kiln menggunakan DC variabel speed drive di industri semen. Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan, 11(1).
© 2023 JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan). This article is an open-access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY NC)
Abstrak. Motor DC merupakan salah satu jenis motor yang digunakan pada industri semen. Hal ini dikarenakan motor DC dapat mempermudah pekerjaan sehingga proses industri berjalan dengan efisien. Kecepatan motor yang dapat diatur  sesuai  kebutuhan  juga  dibutuhkan  dalam  proses  produksi.  Pada penelitian  kali  ini  menggunakan  metode  studi  literatur,  observasi  lapangan, wawancara,  proses  pengumpulan  data  dan  pengujian,  yang  bertujuan  untuk menganalisis  pengaturan  kecepatan  motor  DC  pada  rotary  kiln  yang menghasilkan  kecepatan  maksimum  1000 rpm  yang  terhubung  dengan gear box dengan perbandingan sebesar 28 dan rasio roda gigi 8 ,9 menghasilkan output  kiln  4  rpm.  Dengan  penggunaan  VSD  DC  dapat  menghasilkan kecepatan  variabel  yang  dapat  dikendalikan  sesuai  dengan  kebutuhan operasional.
Abstract. DC  motor  is  one  type  of  motor  used  in  Cement  industry.  This  is because  DC  motors  can  make  work  easier  so  that  industrial  processes  run efficiently. Motor speed that can be adjusted as needed is also needed in the production  process.  In  this  research  using  literature  study  methods,  field observations, interviews, data collection and testing processes, which aim to analyze the DC motor speed regulation on a rotary kiln producing a maximum speed of 1000 rpm connected to a gear box with a ratio of 28 and a gear ratio of 8 ,9 resulting in a kiln output of 4 rpm. With the use of DC VSD can produce a variable speed that can be controlled according to operational needs .

## 1. PENDAHULUAN
Di  era  Masyarakat  Ekonomi  ASEAN (MEA)  yang  dituntut  untuk  memajukan  dunia karena  akan  berkembang  sangat  pesat  dan penuh  persaingan,  nantinya  akan  semakin banyak  perusahaan  yang  beroperasi  dalam memproduksi  komoditi  sejenis,  sehingga
persaingan  akan  semakin  tajam.  dalam memasarkan  produknya.  Industri  Semen  yang bergerak  di  bidang  produksi  semen  dituntut untuk  dapat  memenuhi  kebutuhan  masyarakat akan semen yang berkualitas dengan harga yang ekonomis.  Agar  tidak  kalah  bersaing  dengan perusahaan lain yang sama-sama memproduksi
semen, maka diperlukan peningkatan produktivitas yang dapat dicapai dengan sistem produksi yang efektif, efisien, dan handal untuk mendukung peningkatan produksi dalam skala besar. Koordinasi operasi, pengendalian, pemeliharaan, dan pengawasan kinerja produksi  serta  sumber  daya  manusia  yang berkualitas  merupakan  faktor  terpenting  bagi Industri  Semen  untuk  menghadapi  persaingan di dalam negeri.
Industri  semen,  dengan  berkembangnya dunia  industri,  kebutuhan  akan  alat  penggerak seperti  motor  listrik  sangat  dibutuhkan  dalam melakukan proses produksi yang bekerja secara mekanis  untuk  menghasilkan  suatu  produk dalam  suatu  industri.  Motor  listrik  sangat banyak  digunakan  pada  industri  besar,  seperti Industri  Semen.  Motor  listrik  yang  digunakan pada industri semen adalah jenis motor AC dan DC  [1]  Karena  industri  tersebut  memiliki kapasitas  produksi  yang  besar  sehingga  dalam memilih  motor  listrik  akan  lebih  ekonomis maka  dengan  adanya  motor  listrik  dalam mengubah  energi  listrik  menjadi  energi mekanik sangat  diperlukan.  banyak  digunakan dalam  mempercepat  proses  pengerjaan  bahan baku menjadi suatu produk sehingga memungkinkan  untuk  menghemat  tenaga manusia  khususnya  yang  terdapat  pada  unit pembakaran  semen  yang  memerlukan  putaran mekanik  untuk  melakukan  suatu  proses  kerja dan  jenis  motor  yang  digunakan  adalah  jenis motor DC.
Mengingat motor DC dalam
pengoperasiannya  mudah  dikendalikan  dan memiliki  torsi  yang  besar  jika  dibandingkan dengan  motor  AC,  untuk  itu  dipilihlah  motor DC  untuk  memenuhi tuntutan  tersebut  dengan menggunakan  penggerak  kecepatan  variabel DC  yang  dapat  mengatur  dan  mengontrol putaran.  kecepatan  motor  listrik  dengan mengatur frekuensi daya listrik yang dikirim ke motor.
Dari  latar  belakang  ini  timbul  suatu  ide untuk membuat sistem kontrol kecepatan motor DC  dengan  menggunakan  DC  variabel  speed driven sebagai alat kontrol yang dapat mengatur kecepatan putaran motor DC yang dapat diatur kapanpun dan dimanapun tanpa perlu mengkhawatirkan jarak tertentu.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA A) Motor DC
Motor DC secara ekstensif menggunakan VSD dan sistem kontrol posisi di mana respons dinamis  yang  baik  dan  kinerja  kondisi  stabil diperlukan  [2]  Setiap  kiln  memiliki  motor penggerak  yang  saling  membantu,  dan  motor penggerak adalah mesin pendingin. Pengaturan kecepatan  pada  motor  DC  sangat  diperlukan karena  beban  yang  sangat  besar  dan  berat, selain  itu  sifat  motor  DC  yang  tidak  berhenti jika  ada  kelebihan/kekurangan  tenaga  tetapi kecepatan  berkurang,  hal  ini  menjadi  alasan utama  memilih  motor  DC  sebagai  penggerak utama di kiln.

## B )PLC
Pada Drive Controller terdapat PLC yang berfungsi  untuk  mengontrol  dan  mengatur proses yang diinginkan sehingga menghasilkan keluaran  yang  diinginkan  juga,  PLC  bekerja dengan cara menerima dan mengolah informasi dari  sensor  atau  perangkat  input  yang terhubung,  kemudian  mengolah  data  yang terkumpul  sehingga  menjadi  menghasilkan output  berdasarkan  parameter  yang  akan  di input.  program  sebelumnya,  Bergantung  pada input  dan  output,  PLC  dapat  memantau  dan merekam  data  run-time  produktivitas  mesin yang  beroperasi  yang  dapat  mengontrol aktivitas industri secara otomatis.

## C) VSD DC
Penggerak  kecepatan  Variabel  DC adalah  perangkat  yang  digunakan  untuk mengontrol  kecepatan  motor  listrik  DC. Penggerak kecepatan variabel semakin populer karena  kemampuannya  untuk  mengontrol kecepatan motor induksi. VSD DC mengontrol kecepatan  motor  induksi  dengan  mengubah frekuensi grid ke nilai yang dapat disesuaikan di sisi  mesin  sehingga  memungkinkan  motor listrik  dengan  cepat  dan  mudah  menyesuaikan kecepatan ke nilai yang diinginkan [3]
Dua fungsi utama VSD DC adalah untuk melakukan  konversi  listrik  dari  satu  frekuensi ke  frekuensi  lainnya,  dan  untuk  mengontrol frekuensi  output.[4]  Aplikasi  VSD  DC digunakan dari peralatan kecil hingga peralatan besar  yaitu  pengaturan  pabrik  tambang, kompresor dan sistem ventilasi untuk bangunan
besar. Selain itu, DC VSD juga digunakan pada pompa,  konveyor,  dan  pengontrol  mesin. Penggunaan  VSD  DC  pada  motor  dapat menghemat energi sehingga mengurangi biaya listrik.

## D) Gear Box
Output dari 2 buah motor DC yang saling membantu  tidak  langsung  memutar  kiln  tetapi dihubungkan dengan gear box sehingga output yang  dihasilkan  itulah  yang  akan  digunakan untuk memutar kiln. Dan keluaran dari peredam tersebut  dapat  diatur  besar  kecilnya  beban, tergantung konstruksi dari konstruksi gear box itu  sendiri.  Dan  untuk  performa  motor  yang maksimal.

## 2.    METODE PENELITIAN
Adapun  metode  penelitian  dan  data-data yang  diperoleh  dalam  laporan  ini  berasal dari:
1. Studi Literatur
Pada  metode  ini,  penulis  mempelajari jurnal-jurnal,  buku,  dan  skripsi  terkait permasalahan yang akan dibahas. Melalui studi  ini  penulis  mencari  informasi  dan referensi yang dibutuhkan dalam menyusun laporan hasil kerja praktik.
2. Pengamatan Lapangan
Metode  pengamatan  lapangan  dilakukan oleh penulis untuk melakukan pengamatan  secara  langsung  terhadap objek yang akan dibahas di lapangan. Dari pengamatan ini penulis memperoleh data pengujian yang sebenarnya, sehingga data tersebut dapat diolah dan dijadikan pokok bahasan dalam penyusunan laporan.
3. Wawancara
Melalui  metode  wawancara,  penulis melakukan tanya jawab kepada pembimbing lapangan dan para pekerja di lapangan  untuk  mendapatkan  informasi mengenai  berbagai  hal  yang  sebelumnya belum  diketahui  maupun  yang  tidak penulis dapatkan pada studi literatur. Dari hasil  wawancara,  penulis  memperoleh gambaran langsung terhadap objek secara teoritis  meliputi  permasalahan  yang sering  terjadi  dan  tindakan-tindakan pencegahan maupun penanggulangannya.
4. Pengumpulan Data dan Proses
Pengujian Metode ini merupakan pengumpulan data atau informasi tertulis mengenai topik bahasan laporan kerja praktik

## Alat dan Bahan
Alat  dan  bahan  yang  digunakan  pada penelitian  ini  dibagi  menjadi  perangkat  keras (hardware)  dan  perangkat  lunak  (software) sebagai berikut.
Perangkat keras yang digunakan, yaitu:
1.  Motor Drive DC
2.  Rotary Kiln
3.  DC VSD
4.  Gear Box
5.  PLC
Perangkat lunak yang digunakan, yaitu:
1.  PLC Siemens

## Diagram Alir Penelitian
Penyelesaian tugas akhir dilakukan dalam beberapa  tahap,  secara  umum  tahap  tahap tersebut dijelaskan pada Gambar 1
Gambar 1 Diagram Alir Penelitian

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Data Simulasi
Gambar 2 Hasil Simulasi Feeding, Kecepatan Torsi, Arus dan RPM
Gambar 3 Hasil Simulasi Feeding, Kecepatan Torsi, Arus dan RPM
Gambar 4 Hasil Simulasi Feeding, Kecepatan Torsi, Arus dan RPM
Gambar 5 Hasil Simulasi Feeding,
Kecepatan,Torsi,Arus dan RPM
Gambar 6 Hasil Simulasi Feeding,
Kecepatan,Torsi,Arus dan RPM Gambar 7 Hasil Simulasi Feeding, Kecepatan,Torsi,Arus dan RPM
Hasil simulasi mengidentifikasi pengaruh  jumlah  feed  yang  masuk  terhadap arus, rpm, kecepatan torsi, semakin besar nilai feeding yang diberikan per jam maka hasil arus, rpm,  kecepatan  torsi  akan  berbanding  lurus, pada  gambar  simulasi  terakhir    ternyata  kiln mati maka untuk mematikannya harus mengurangi  jumlah  feeding  secara  perlahan agar  arus,  rpm,  kecepatan  torsi  berangsur- angsur berkurang dan mati saat kiln mati maka masih  panas,  maka  perlu  menjaga  kiln  shell berputar  untuk  menghindari  pembengkokan shell  kiln  dan  ketika  kiln  dimatikan  dan  ingin dihidupkan,  tidak  langsung  memberikan  set point tinggi tetapi minimal 10% dari maksimum kemudian  ketika  stabil  maka  set  point  dapat ditambahkan secara bertahap.
Pada setting utama pada kiln terdapat 2 buah  motor  DC  yang  kecepatannya  diatur dengan  penggerak  kecepatan  variabel  DC, penggerak  kecepatan  variabel  DC  merupakan pengatur kecepatan motor dengan cara merubah nilai  frekuensi  dan  tegangan  yang  masuk  ke motor. Pengaturan nilai frekuensi dan tegangan dimaksudkan  untuk  mendapatkan  kecepatan putar  dan  torsi  motor  yang  diinginkan  atau sesuai  dengan  kebutuhan.  PLC  ini  digunakan untuk memprogram dengan diagram tangga.
Tentunya  program  yang  dibuat  harus menyesuaikan  dengan  apa  yang  sedang dikontrol agar sistem kontrol tidak mengalami error. Untuk melakukan proses produksi harus memberikan  nilai  set  point  dari  kiln  yaitu putaran langsung kiln (bukan harga rpm motor DC) karena putaran motor akan dikurangi oleh gear box keluaran dari peredam berupa putaran langsung dari kiln.
Namun  yang  diukur  adalah  putaran poros motor DC kiln menggunakan encoder dan keluaran  dari  reducer  akan  dibandingkan. Perhitungan  perbandingan  ini  dilakukan  oleh program di lapangan PLC dan akan diinformasikan  ke  pusat  kontrol  master  PLC berupa  kecepatan  aktual.  Selain  ditampilkan kecepatan  sebenarnya,  juga  ditampilkan  nilai arus penggunaan kedua motor DC, nilai arus ini akan  memudahkan  Anda  untuk  melihat  torsi yang  tersedia  dari  motor  DC  tersebut  yang nantinya  dapat  meningkatkan  produksi  atau tidak.
Tabel 1 Data produksi DC motor
Set Point Current (A) Volta ge (Volt) Torque (Nm) Power (Watt) 3,6 916 410,7 8 3.595 376.2 76 3,7 935 410,9 4 3.671 384.2 31 3,75 950 411,0 1 3.757 392.1 86 3,8 954 411,5 7 3.796 396.1 63 3,85 959 411,9 1 3.824 400.2 45 3,90 964 412,2 9 3.852 404,3 27 3,95 969 412,9 7 3.880 409.4 15 4,00 974 413,4 1 3.904 410.6 15 Total (Kwh/ Mo
nth)
3.173.458,72

## B.  Main drive motor proses rotary kiln
Motor penggerak pada kiln adalah motor DC yang memiliki klasifikasi HP = 400 KW, AMP =  974  A,  Volt  =  440  V,  Rpm  =  1000  r/min. Setiap  kiln  memiliki  motor  penggerak  yang saling membantu, dan motor penggerak tersebut merupakan  mesin  pendingin.  Pengaturan kecepatan  pada  motor  DC  sangat  diperlukan karena  beban  yang  sangat  besar  dan  berat, selain  itu  sifat  motor  DC  yang  tidak  berhenti jika  ada  kelebihan/kekurangan  tenaga  tetapi kecepatan berkurang[5], hal ini menjadi alasan utama  memilih  motor  DC  sebagai  penggerak utama di kiln.
Pada  umumnya  industri  semen  memiliki tempat  pembakaran  dengan  panjang  75  meter dan  diameter  4,5  meter,  dibantu  dengan  2 pasang bantalan dengan jarak 20 meter. Output dari  2  buah  motor  DC  yang  saling  membantu tidak langsung memutar kiln tetapi dihubungkan dengan gear box sehingga output yang  dihasilkan  itulah  yang  akan  digunakan untuk memutar kiln. Dan keluaran dari peredam tersebut  dapat  diatur  besar  kecilnya  beban, tergantung konstruksi dari konstruksi gear box itu  sendiri.  Dan  untuk  performa  motor  yang maksimal.
Gambar 8 Main drive kiln motor
Dalam pengaturan kecepatan motor induksi  terdapat  modulator  daya  sehingga  set point  tegangan  yang  diinginkan  pada  motor utama  di  kiln  dapat  diatur[6].  Sehingga kecepatan  motor  utama  di  kiln  untuk menggerakkan  kiln  dapat  disesuaikan,  sesuai dengan nilai tegangan impuls yang diberikan ke gerbang, memberikan tegangan impuls [7]. Hal ini tidak langsung diberikan oleh operator tetapi hanya  memberikan  nilai  set  point,  yaitu  nilai berupa  putaran  langsung  dari  kiln,  sehingga memberikan  kontrol  langsung  ke  gerbang adalah sirkuit yang telah diprogram di sirkuit di dalam panel motor DC kiln.

## 4. KESIMPULAN
Dari  serangkaian  penelitian,  pengujian dan  analisa  yang  telah  dilakukan  pada  tugas akhir ini dapat diambil kesimpulan bahwa :
Pemberian nilai set point tergantung dari jumlah  feed  yang  diberikan,  semakin  besar jumlah  feeding  maka  semakin  besar  set  point sehingga  nilai  arus,  tegangan,  torsi  dan  daya juga akan semakin besar
Bahwasannya untuk mengontrol motor drive DC  pada rotary  kiln dapat  dilakukan  dengan cara memberikan set point pada unit pengendali yang sudah terprogram melalui  server sehingga motor  akan  berputar  sesuai  set  point  yang diberikan.
Berdasarkan    pengendalian  operasi  hasil simulasi  jumlah feeding per  harinya  akan mempengaruhi  besarnya current ,  RPM  dan speed torque yang dihasilkan pada rotary kiln.
Berdasarkan main drive motor pada proses kiln  bahwasannya  kegunaan  motor  DC  sangat diperlukan  di  industri  hususnya  di  pabrik Semen karena memiliki torque yang tinggi dan mampu  menopang  beban  yang  besar  dan memiliki kecepatan yang hampir stabil.
Berdasarkan  pengaturan  kecepatan  pada motor  utama  di rotary  kiln bahwasannya dengan menggunakan DC variabel speed drive dapat mempermudah set point kecepatan yang diinginkan  yang  dapat  disesuaikan  dengan jumlah beban
Berdasarkan rotary kiln bahwasannya proses  di kiln merupakan  jantung  dari pembuatan  proses  semen  dari  awal  hingga akhir  dikarenakan  jika  terjadi  kerusakan maka akan mengeluarkan biaya yang besar dan  waktu  yang  lama  untuk  memperbaiki hingga menghidupkannya kembali

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada pihak-pihak  terkait  yang  telah  memberi dukungan  terhadap  penelitian  ini  sehingga penulis  dapat  menyelesaikan  junal  tanpa  ada halangan sedikitpun.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Saidur R,Rahim NA,Ping HW,Jahirul
MI,Mekhilef  S,  Masjuki  HH  “Energy  and emission  analysis  for  industrial  motors”  in Malaysia Energy Policy 200937:3650 – 8
[2] Herman, S.L., 2010, Electric Motor control,9th edition,Nelson  Education  Ltd.,  Canada,  303- 310  Rashid  MH.Power  electronics  hand book.Canada :Academic press 2001
[3] Nugroho,EA,2018.“Implementation of variable speed drive control system on 3- phase inverter” journal Journal Simetris,Vol 9 2018
[4] MustaffahS,Azma  S.Variable  speed  drives  as energy  efﬁcient  strategy  in  pulp  and  paper industry.Master  thesis,  Malaysia  :  University of Technology Malaysia ;2006
[5] Pollefliet  J.  19  -  Speed-  and  (or)  Torque- Control of a DC-motor. In: Pollefliet JBT-PE, editor. Academic Press; 2018. p. 19.1–19.56.
[6]  Halefom kidane. “ Numerical modelling and study  of  combustion  behaviour  of  rotary cement  kiln  using  computational  fluid dynamics” Hawassa University 2021
[7] Sumanto, MA, Drs., 1991 .Mesin Arus Searah cetakan kedua,Andi Offset, Yogyakarta.